机械课程设计二级减速器设计.doc

二、电动机的选择：
（1）电动机型号的选择：根据电动机转速P电=5.5kw，传动不逆转，则同步转速n=1500rpm;选择电动机型号Y132S-4，P额=7.5KW，满载电流I=11.6A，效率η=85.5%，功率因数cosφ=0.84;堵转电流/额定电流=7.0A;堵转转矩/额定转矩=2.2;最大转矩/额定转矩=2.2
型号
额定功率kw
满载时

转速r/min
电流(380V时)
A
效率%
功率因数
Y132S-4
7.5
960
11.6
85.5
0.84
7.0
2.2
2.2
（2）电动机主要外形和安装尺寸如下：
中心高H
外形尺寸
L*(AC/2+AD)*HD
底脚安装尺寸A*B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸D*E
装键部位尺寸
F*GD
132
475*345*178

三、确定传动装置的总传动比和分配传动比
1. 确定总传动比：

为电动机满载转速；为盘磨机主轴转速；为传动装置总传动比
2.分配传动比：； 分别为两对斜齿轮的传动比；
，取，则有

四、计算传动装置的运动和动力参数
为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率），如将传动装置各轴由高速至低速依次定为1轴、2轴……同时
每对轴承的传动效率η1=0.99 圆柱齿轮的传动效率η2=0.96
联轴器的传动效率η3=0.99 圆锥齿轮的传动效率η4=0.95
则可按电动机到工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数。
1．计算各轴转速：

为电动机满载转速； 分别为轴1至轴6的转速；
2.各轴输入功率：

分别为相邻两轴间的传动效率
3.各轴输出功率：

4.各轴输入转矩：

5.各轴输出转矩：

根据上述运算过程，运动和动力参数计算结果整理于下表：
轴名
功率P
转矩T
转速
输入
输出
输入
输出
电动机轴1

5.5

54.71
960
高速轴轴2
5.39
5.34
53.62
53.08
960
中间轴轴3
5.12
5.07
184.99
183.14
264.46
低速轴轴4
4.87
4.82
530.96
525.65
87.57
小锥齿轮轴5
4.77
4.72
520.39
515.19
87.57
大锥齿轮轴6
4.49
4.45
1223.57
1211.33
35.03
五、传动零件的设计计算
1.高速齿轮的计算
计算及说明
结果
（1）选择高速级斜齿轮材料和硬度：
材料：45#钢 热处理方法：调质处理
硬度：小齿轮硬度260HBS，大齿轮硬度230HBS
（2）齿数等基本参数：
取小齿轮齿数 大齿轮齿数
计算后的传动比
取螺旋角 齿轮为8级精度
(3) 许用接触应力
齿轮的工作寿命：h
（工作年限为10年，一年按365天计算，每日两班制工作，每班8小时）
齿轮的工作应力循环次数：

取接触疲劳寿命系数，

(4)求许用弯曲应力：
取

=
=
(5)根据接触强度设计：
设载荷系数 齿宽 系数
弹性影响系数
查表得
小齿轮的分度圆直径：

计算圆周的速度：
=
计算齿宽：=
模数：
齿高：
计算齿宽与齿高比
计算纵向重合度：

计算载荷系数：
使用系数
由，8级精度，查表得
动载系数
齿向载荷分布系数

齿间载荷分配系数
即载荷系数
按实际载荷系数校正所得分度圆直径：

计算模数：

（6）按齿根弯曲强度设计：
计算载荷系数：

纵向重合度
计算当量齿数：

查取齿形系数：

计算大小齿轮的

齿面接触强度大于弯曲强度
按接触强度计算分度圆直径来计算齿数

几何中心距：

圆整为
求螺旋角
值改变不多，不必修正
计算大、小齿轮分度圆直径：

计算齿轮宽度：=
圆整后
（7）校核齿轮强度
接触强度校核

弯曲强度校核

即满足要求
（8）计算大齿轮尺寸

P191

P206（10-13）

P206（10-13）
P207表10-19

P209图10-21d

P205(10-12)

P206

P205(10-12)

P205表10-7
P201表10-6
P215图10-26

P203(10-9)

机原P195
表10-5

P216

P193表10-2

P194图10-8
P197表10-4
图10-13
P195表10-3

P192(10-2)

机原P196
表10-5

P217图10-28

机原P195
表10-5

P200表10-5

P201（10-5）

机原P194(10-34)

P201

P201(10-5a)

P231图10-39

注：参考资料未标表示机械设计第八版，机原为机械原理
表1 高速级圆柱斜齿轮1传动参数表
名称
代号
单位
小齿轮
大齿轮
公式
中心距

传动比

模数

螺旋角

（）

端面压力角

（）

啮合角

（）

齿数

分度圆直径

节圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽

材料及齿面硬度

45#钢
260HBS
45#钢2300HBS

法面齿顶高系数

1

法面顶隙系数

0.25

法面压力角

2.低速齿轮的计算
计算及说明
结果
（1）齿轮的材料和硬度
材料：45#钢 热处理方法：调质处理
硬度：小齿轮硬度250HBS 大齿轮硬度220HBS
（2）齿轮的基本参数
取
计算后的传动比
取螺旋角 齿轮精度：8级
（3）齿轮的许用接触应力

取
查表可得许用接触应力：

（4）求许用弯曲应力：
取
查表可得
=
=
（5）根据接触强度设计：
设
查表得
小齿轮的分度圆直径：

计算圆周的速度：
=
计算齿宽：=
模数：
齿高：

纵向重合度：

计算载荷系数：
使用系数
由， 8级精度，查表得
动载系数

载荷系数
按实际载荷系数校正所得分度圆直径：

计算模数：

（6）按齿根弯曲强度设计：
计算载荷系数：
纵向重合度
计算当量齿数：

查取齿形系数：

计算

齿面接触强度大于弯曲强度，取满足弯曲强度设计，按接触强度计算分度圆直径来计算齿数

（7）几何中心距：

求螺旋角
∵值改变不多，∴不必修正
计算大、小齿轮分度圆直径：

计算齿轮宽度：
圆整后取
（8）校核齿轮强度
接触强度校核

弯曲强度校核

满足要求
（9）计算大齿轮尺寸

同齿轮1

P231图10-39

表2 低速级圆柱斜齿轮传动参数表
名称
代号
单位
小齿轮
大齿轮
中心距

传动比

模数

螺旋角

（）

端面压力角

（）

法面压力角

20
法面齿顶高系数

1
法面顶隙

0.25
齿数

分度圆直径

节圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽

材料及齿面硬度

45#钢250HBS
45#钢220HBS
3.锥齿轮的计算
计算及说明
结果
1选择材料及硬度：
材料：钢
硬度：小锥齿轮硬度280HBS 大锥齿轮硬度260HBS
（2）锥齿轮基本参数：
精度 ：8级 齿数：
（3）计算接触疲劳强度：
设 区域系数

（4）许用弯曲应力：
取

=
=
（5）取锥齿轮传动的齿宽系数(P224)

计算后
取
（6）分度圆直径：

节锥顶距：
节圆锥角：

大端齿顶圆：
小齿轮：
大齿轮:
齿宽：
圆整后得
（7）按弯曲强度计算：

使用系数 =
由 8级精度 查表得

载荷系数：

满足要求
P191表10-1

P203

P201
P227（10-26）

课设P35

课设P36

课设P36

课设P36

P226（10-24）

P226

注：课设-机械设计课程设计指导书
表3锥齿轮传动参数表
名称
代号
单位
小齿轮
大齿轮
传动比

模数

锥距

182.91
分锥角

()

齿顶隙数

1
齿数

分度圆直径

齿顶圆直径

齿根圆直径

齿宽

材料及齿面硬度

45#钢260HBS
45#钢230HBS

六、轴的计算
计算及说明
结果
1．轴的初选：材料45钢

对于直径的轴，轴径增大5%至7%
2．轴的校核

切向力
径向力
轴向力
a.根据水平面的受力图求
1）水平面的支反力：
,
,

2）水平面的剪力

3）水平面的弯矩：
,,
， ，
当，时，有最大

b.根据垂直面的受力图
(1)求垂直面的支反力：
,

,

（2）求垂直面的剪力

（3）垂直面的弯矩：

,,
,,
当，时，有最大

由以上计算可知，当时的截面为最大危险截面。
最大危险截面左侧：

当时，有最大值。

最大危险截面右侧：

当时，有最大值

(4)求扭矩

c.校核危险截面强度：
轴的抗弯截面系数：

扭转切应力为脉动循环变应力，即

轴的强度符合要求
扭转强度校核：

扭转强度符合要求。
轴的刚度校核：
当量直径

取

满足条件
扭转刚度校核：
轴截面极惯性矩

跨距长度 剪切弹性模量

扭转刚度符合要求
P362表15-1

P370表15-3

P371

P371

材力第3章

P231

P231

P231

P373表15-4

P373

P373（15-5）

P370表15-3

P370（15-1）

P376表15-5

P375（15-12）

材力P12表1-1

材力P71

材力P171
表5-1

P376

P376表15-5

P376（15-16）

七、键联接的选择和计算
1.键的选择
d
键的公称尺寸
每100mm质量kg
键槽尺寸
b
h
C或r
L
t

b
半径r
公称
公差
公称
公差
键1
8
7
0.25-0.4
40
0.044
4.0
+0.2
3.3
+0.2

0.16-0.25
键2
10
8
0.4-0.6
42
0.063
5.0
3.3
0.25-0.4
键3
10
8
0.4-0.6
62
0.063
5.0
3.3
键4
14
9
0.4-0.6
70
0.155
5.0
3.3
2.键的校核：
计算及说明
结果
低速轴上键4的校核：

机械手册P581
表7-3

机械手册P580

八、滚动轴承的选择和计算
1.轴承的选择
序号
轴承代号
基本尺寸
基本额定负荷KN
极限转速
安装尺寸
质量
d
D
B
C
C
脂润滑
r
d
D
r
kg
1
7305AC
25
62
17
21.5
15.8
9500
19.1
32
55
1
0.23
2
7306AC
30
72
19
25.2
18.5
8500
31.1
37
65
1
0.35
3
7310AC
50
110
27
55.5
44.5
5600
33
60
100
2
1.32
计算及说明
结果
2.轴承的校核
查表可知，
派生轴向力

左边为放松边，右边为压紧边

,则，
,则，
轴承受轻微冲击，则载荷系数

左轴承
，符合要求。
右轴承
，符合要求

P322表13-7

P321表13-5

P321表13-6

P320(13-8a)

P319(13-5)

九、联轴器的选择：
型号
额定转矩
许用转速
轴孔直径
轴孔长度

螺栓

质量
转动惯量
数量
直径
YL7
160
4800
7600
112
120
95
4
M10
228
5.56
0.029
YL10
630
3600
6000
45
112
84
160
M12
229
12.46
0.112
十、减速器润滑方式及附属零件的选择
1.润滑方式：脂润滑（P332）
润滑脂形成的润滑膜强度高，能承受较大的载荷，不易流失，容易密封，一次加脂可以维持相当长的一段时间，，（表13-10）
2.附属零件：
减速器的附属零件包括：窥视孔盖，放油螺塞，油标，通气器，启盖螺钉，定位销，调整垫片，吊环和吊钩及密封装置，具体见装配图
表4 铸铁减速器机体结构尺寸
名称
符号
减速器型式及尺寸关系mm
机座壁厚

机盖壁厚

机座凸缘厚度

机盖凸缘厚度

机座底凸缘厚度

地脚螺钉直径

地脚螺钉数目

轴承旁联接螺栓直径

机盖与机座联接螺栓直径

轴承端盖螺钉直径

窥视孔盖螺钉直径

定位销直径

df、d1 、d2至外机壁距离

df 、d2至凸缘边缘距离

轴承旁凸台半径

凸台高度

外机壁至轴承座端面距离

大齿轮顶圆与内机壁距离

齿轮端面与内机壁距离

机盖、机座肋厚

轴承端盖外径

轴承端盖凸缘厚度

吊环厚度

轴承旁联接螺栓距离

参考文献

[1]濮良贵、纪名刚主编，《机械设计》第八版，高等教育出版社，1960
[2]龚溎义主编，《机械设计课程设计指导书》第二版，高等教育出版社，1982
[3]王世斌、亢一澜主编，《材料力学》，高等教育出版社，2008
[4]于庆波主编，《工程材料》，电子工业出版社，2009
[5]张彤、樊红丽、焦永和主编，《机械制图》第二版，北京理工大学出版社，2006
[6]李铁明主编，《机械设计图册》
[7]蔡春源主编，《机械零件设计手册》第三版，冶金工业出版社，
[8]韩进宏、王长春主编，《互换性与测量技术基础》，北京大学出版社2006